1. Hyrje
Shkrirja pirometalurgjike e bakrit mbetet rruga dominuese për prodhimin primar të bakrit të rafinuar, duke përbërë mbi 80% të kapacitetit global. Procesi shndërron koncentratet e sulfurit të bakrit (kryesisht kalkopirit, CuFeS₂) në bakër katodë me pastërti të lartë (≥99.99% Cu) përmes një serie operacionesh metalurgjike në temperaturë të lartë. Ky artikull detajon skemën e rrjedhës së integruar kryesore që përbëhet nga shkrirja e menjëhershme, konvertimi, rafinimi i anodës dhe rafinimi elektrolitik.
2. Përgatitja dhe Përzierja e Koncentratit
Përqendrimet e bakrit (25-35% Cu) mbërrijnë me anije me përmbajtje të madhe dhe ruhen në rezerva të mbuluara. Përmbajtja e lagështisë është zakonisht 8-12% dhe duhet të reduktohet në ≤0.3% duke përdorur furra rrotulluese ose tharëse me shtrat të fluidizuar për të parandaluar shpërthimet dhe konsumin e tepërt të energjisë në shkrirjen në rrjedhën e poshtme.
Koncentrati i tharë përzihet me flukse (kuarc, gur gëlqeror), rikthime dhe skorje konvertuese në përmasa të kontrolluara saktësisht. Impiantet moderne përdorin ushqyes automatikë me disqe dhe sisteme qelizash ngarkese që arrijnë saktësi përzierjeje brenda ±0.5%.
3. Shkrirje e menjëhershme
Shkrirja e menjëhershme është teknologjia më e përparuar për trajtimin e koncentrateve të sulfurit të bakrit, e përfaqësuar globalisht nga furrat e menjëhershme Outotec (tani Metso) dhe furrat me oksigjen me fryrje nga poshtë të zhvilluara në Kinë.
3.1 Parimi i Procesit
Koncentrati i thatë injektohet në një rrjedhë ajri të nxehtë dhe të pasuruar me oksigjen (përqendrimi i oksigjenit 75-90%) në 850-950°C. Reaksionet (tharja, oksidimi, formimi i skorjeve dhe matrit) përfundojnë në 3-5 sekonda, me një funksion autotermal që mbështet nxehtësinë e reagimit. Reaksionet kryesore përfshijnë: 4CuFeS₂ + 9O₂ → 4CuS + 2Fe₂O₃ + 8SO₂ 2FeS + 3O₂ + 2SiO₂ → 2FeO·SiO₂ + 2SO₂
3.2 Pajisjet kryesore
- Boshti i reagimit: 11-14 m lartësi, 7-9 m diametër, i veshur me tulla magnezit-krom të cilësisë së lartë dhe xhaketa uji prej bakri.
- Boshti i sedimentimit dhe thithjes: ndarja me anë të gravitetit e materies (65-75% Cu) dhe skorjes.
- Kaldaja me nxehtësi të mbetur: rikuperon nxehtësinë e ndjeshme nga gazi i nxjerrë nga ~550°C për gjenerimin e avullit.
- Raporti oksigjen-koncentrat: 1.15-1.25 Nm³ O₂/t koncentrat i thatë
- Temperatura e boshtit të reagimit: 1250-1300°C
- Temperatura e matrit: 1180-1220°C
- Raporti i skorjeve Fe/SiO₂: 1.1-1.4, bakri në skorje ≤0.6%
3.3 Parametrat Kritikë të Kontrollit
Kapaciteti i furrës me një shkreptimë të vetme arrin 4000-5500 t/d koncentrat me efikasitet termik >98% dhe kapje gati 100% të SO₂.
4. Konvertimi
Mati transferohet nëpërmjet lavatriçeve ose lugëve të ngrohura elektrike në konvertorët Peirce-Smith ose në furrat me konvertim të vazhdueshëm.
4.1 Faza e Formimit të Skorjeve
Ajri i pasuruar me oksigjen (25-35% O₂) fryhet për të oksiduar sulfurin e hekurit. Skorja që përmban 2-8% Cu hiqet nga shtresa dhe kthehet në shkrirje të menjëhershme.
4.2 Faza e Prodhimit të Bakrit
Vazhdimi i fryrjes oksidon Cu₂S në bakër të fryrë (98.5-99.3% Cu) në 1180-1230°C.
5. Rafinimi i zjarrit në furrën e anodës
Bakri në formë flluskash ngarkohet në furra anode stacionare ose të pjerrëta prej 50-500 tonësh për rafinim oksido-reduktiv.
5.1 Faza e oksidimit
Tubat e ajrit ose të oksigjenit largojnë Fe, Ni, As, Sb dhe Bi të mbetur si skorje lundruese.
5.2 Faza e Reduktimit
Oksigjeni reduktohet duke përdorur gaz natyror, naftë ose shtylla druri në 150-300 ppm. Bakri i rafinuar derdhet në anoda 300-450 kg (Cu ≥99.0%).
6. Rafinimi elektrolitik
Anodat vendosen në qeliza elektrolitike me boshllëqe mëmë prej plumbi ose titaniumi si katoda në elektrolitin CuSO₄-H₂SO₄.
6.1 Kushtet e Operimit
- Dendësia e rrymës: 220-320 A/m²
- Tensioni i qelizës: 0.22-0.32 V
- Temperatura e elektrolitit: 60-65°C
- Cu²⁺: 40-55 g/L, H2SO4 i lirë: 150-220 g/L
6.2 Reaksionet Elektrokimike
Tretja e anodës: Cu → Cu²⁺ + 2e⁻ Elemente më fisnike (Au, Ag, Se, Te) raportohen në llumin e anodës; elementë më pak fisnikë hyjnë në tretësirë. Depozitimi i katodës jep ≥99.993% Cu që përmbush specifikimet e LME Gradën A.
7. Trajtimi i Gazrave të Dalura dhe Kontrolli Mjedisor
Gazrat e pasura me SO₂ nga furrat me shkrepëse, konvertuesit dhe furrat me anodë ftohen, pastrohen nga pluhuri dhe përpunohen në impiante acidi me kontakt të dyfishtë, duke arritur rikuperim >99.8% të squfurit. Gazi i bishtit SO₂ është shumë nën 100 mg/Nm³. Arseniku, merkuri dhe metalet e tjera të rënda hiqen nëpërmjet proceseve të specializuara.
8. Përfundim
Pirometalurgjia bashkëkohore e bakrit ka arritur vazhdimësi, automatizim dhe performancë të lartë mjedisore. Skemat e rrjedhës së integruar të shkrirjes së menjëhershme - konvertimit të vazhdueshëm - rafinimit të anodës - elektrorafinimit ofrojnë rikuperim të përgjithshëm të bakrit >98.5% dhe konsum specifik të energjisë prej 280-320 kgce/t katodë, duke përfaqësuar standarde të klasit botëror. Zhvillimet e vazhdueshme në pasurimin e oksigjenit, teknologjitë e prodhimit të vazhdueshëm të bakrit dhe kontrollin dixhital të procesit do të përparojnë më tej efikasitetin dhe qëndrueshmërinë.
Koha e postimit: 22 dhjetor 2025